LoRaWAN和LoRa技术介绍

LoRaWAN和LoRa技术介绍

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物联网发展到今天已经出现了很多技术,像LoRa、NB-iot、SigFox等多种技术层出不迭,这些不同的技术独属于LPWA(low-power Wide-Area Network,低功耗广域网),但是各个技术都有自己独立的使用环境和特点!

LPWA 低功耗广域技术是专为远距离、低带宽、低功耗、大量连接的物联网应用而设计。

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什么是LoRa

LoRa具体是一种一种无线电调制方案,其实也是是诸多LPWAN通信技术中的一种,最早由美国Semtech公司采用和推广。这一方案为用户提供一种简单的能实现远距离、低功耗无线通信手段。目前,LoRa 主要在ISM频段运行,主要包括433、868、915 MHz等。

什么是LoRaWAN

LoRaWAN是 LoRa联盟推出的一个基于开源的MAC层协议的低功耗广域网(LPWAN)标准。这一技术可以为电池供电的无线设备提供局域、全国或全球的网络。LoRaWAN瞄准的是物联网中的一些核心需求,如安全双向通讯、移动通讯和静态位置识别等服务。该技术无需本地复杂配置,就可以让智能设备间实现无缝对接互操作,给物联网领域的用户、开发者和企业自由操作权限。

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LoRaWAN

LoRaWAN网络架构是一个典型的星形拓扑结构,在这个网络架构中,LoRa网关是一个透明传输的中继,连接终端设备和后端中央服务器。网关与服务器间通过标准IP连接,终端设备采用单跳与一个或多个网关通信。所有的节点与网关间均是双向通信,同时也支持云端升级等操作以减少云端通讯时间。

LoRaWAN主要由终端(可内置LoRa模块)、网关(或称基站)、Server和云四部分组成。应用数据可双向传输。

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LoRa架构

我们常说的Lora事实指的是LoraWAN。

LoRaWAN指的是MAC层的组网协议。而LoRa只是一个物理层的协议。虽然现有的LoRaWAN组网基本上都使用LoRa作为物理层,但是LoRaWAN的协议也列出了在某些频段也可以使用GFSK作为物理层。从网络分层的角度来讲,LoRaWAN可以使用任何物理层的协议,LoRa也可以作为其他组网技术的物理层。事实上有几种与LoRaWAN竞争的技术在物理层也采用了LoRa。

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lora和lorawan

LoRaWAN的A/B/C类终端 LoRaWAN网络根据实际应用的不同,把终端设备划分成A/B/C三类:

  1. Class A:双向通信终端设备。这一类的终端设备允许双向通信,每一个终端设备上行传输会伴随着两个下行接收窗口。终端设备的传输槽是基于其自身通信需求,其微调是基于一个随机的时间基准(ALOHA协议)。Class A所属的终端设备在应用时功耗最低,终端发送一个上行传输信号后,服务器能很迅速地进行下行通信,任何时候,服务器的下行通信都只能在上行通信之后。
  2. Class B:具有预设接收槽的双向通信终端设备。这一类的终端设备会在预设时间中开放多余的接收窗口,为了达到这一目的,终端设备会同步从网关接收一个Beacon,通过Beacon将基站与模块的时间进行同步。这种方式能使服务器知晓终端设备正在接收数据。
  3. Class C:具有最大接收槽的双向通信终端设备。这一类的终端设备持续开放接收窗口,只在传输时关闭。

LoRaWAN的优势

LoRa长距离

在农村地区连接距离最远30英里的设备,并穿透密集的城市或深度室内环境

LoRa低功耗

需要最少的能量,电池寿命长达10年,最大限度地降低电池更换成本

LoRa安全

具有端到端AES128加密,相互身份验证,完整性保护和机密性

LoRa标准化

提供LoRaWAN网络的设备互操作性和全球可用性,以便在任何地方快速部署物联网应用

LoRa 地理位置

实现无GPS跟踪应用,提供其他技术未触及的独特低功耗优势

LoRa 移动性

保持与运动中的设备的通信,而不会对功耗造成压力

LoRa 大容量

支持每个基站数百万条消息,满足服务于大型市场的公共网络运营商的需求

LoRa 低成本

减少基础设施投资,电池更换费用以及最终的运营费用

LoRa应用

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运输

LoRa是一种理想的跟踪交付技术,因为它具有经济的能源使用和低廉的部署成本。大量物品可以配备基于LoRa的传感器,提供有关包裹位置,重量,温度等的准确及时的数据,并将其记录到云中。对于最终消费者而言,这意味着及时获得有关其交付准确状态的信息。对于运输和物流公司 - 获取有关其交付质量和速度的重要业务数据,即时检测任何故障,从而提高客户满意度。

资产监控

除跟踪交付外,LoRa还可以帮助监控固定设备和资产的状态。它的应用范围可以涵盖从农业和农业到石油和天然气生产的数十个行业。定期更新资产状态可以改进决策制定,安全控制以及对关键变更或问题的快速响应。这对于现场资产尤为重要,例如远程位于石油平台 - 为其配备低能耗LoRa传感器,可确保恒定,远程数据传输,无需任何额外工作。

智慧城市

一些电信运营商已经开始为需要在其物联网设备之间进行远程通信的组织提供基于LoRa的物联网网络,但可以使用低带宽。这种趋势可以在使用LoRa的可能性开发智能城市项目的地方看到。在这种情况下,应用程序列表包括任何不需要持续的实时数据流的智能城市系统,如智能停车,计量,废物管理等。

智能建筑

智能家居不太可能很快就会广泛采用LoRa,除了需要在比典型的智能家居允许的更长距离内进行访问的情况。然而,智能建筑是一个可以充分利用LoRa的细分市场。建筑和设施自动化包括所有关键系统,如安全,气候控制,火警,照明等。这绝对是LoRa可以处理的事情,允许传感器在没有恒定电源的情况下运行多年,这对于难以物理到达的地方和位置特别方便。